低混凝效率和高混凝剂消耗是低浊度水源水处理过程中面临的两个挑战,污泥回流强化混凝技术通常被认为是一种有效的解决方案。本文以南太湖地区低浊度水库原水作为研究对象,在常规混凝工艺优化处理低浊水的研究基础上,引入污泥回流强化混凝技术,通过现场小试和中试研究,考察了污泥回流技术的增效机理及影响因素,探讨了污泥回流强化混凝技术的安全性、稳定性与适用性,为南太湖地区低浊水处理工艺优化改造提供理论依据。根据2015至2019年湖州市L水库水质监测数据,L水库水质情况较好,属于典型的低浊水,浊度和高锰酸盐指数(CODMn)季节性波动趋势明显,夏季和秋季浓度普遍高于春季和冬季。基于2015-2019水质时间序列,利用季节性Kendall检验水质序列过去的变化趋势,结合重标极差(R/S)分析法计算Hurst指数推断L水库浊度指标未来有上升的变化趋势,CODMn无明显变化趋势,饮用水处理过程中应注意应对原水水质波动风险。通过湖州现场小试和中试研究,考察了常规混凝工艺的处理效能及优化研究,发现聚合氯化铝(PAC)的去除效率优于聚合硫酸铝(PAS)和聚合氯化铝铁(PFAC);随着混凝剂投加量的增加,浊度的去除率都呈现出先增加后减小的趋势,PAC的经济投药量为15 mg/L,相应的浊度、CODMn和紫外吸光度(UV254)去除率分别为62.0%、31.7%和32.9%。投加聚丙烯酰胺(PAM)能有效提高去除效率,对PFAC的助凝作用大于PAC。原水浊度、pH和有机物含量变化对混凝效果影响较大。在处理不同浊度水库水时,当PAC的投加量小于特定值时,剩余浊度随原水的初始浊度增加而增加,随着投加量的不断增加,不同初始浊度的影响减弱,出水水质趋于稳定。原水pH值对浊度和有机物去除的影响与PAC的水解产物相关,中性和弱碱性的处理效果优于酸性。原水CODMn含量较高会影响絮体形态和生长,导致混凝效果下降。污泥回流强化混凝工艺中,回流污泥有效利用了混凝沉淀池污泥中的剩余混凝剂和悬浮胶体颗粒,比常规混凝工艺提升了浊度和有机物的去除效果。当依次加10 mg/L PAC和6%的回流污泥时,浊度、CODMn和UV254去除效率分别为78.8%、41.6%和35.8%,工艺处理效果优于15mg/L的常规混凝工艺。污泥回流强化混凝技术可以提高去除效率,降低混凝剂药耗,同时也提高了组合工艺处理系统应对原水水质波动的能力。污泥回流中试工艺连续运行工况稳定,滤池运行周期可达到48小时,处理效果良好,表明在低浊水的处理方面污泥回流强化混凝技术具有良好的应用潜力和环境经济效益。通过对混凝机理的研究可知:污泥回流强化混凝工艺的絮体分形维数大于常规混凝工艺,形成的絮体结构更紧密、更规则、沉降性能更好;常规混凝工艺、污泥回流工艺的絮体生长速度分别为43.9μm/min、297.6 μm/min,回流污泥能增大絮体粒径、缩短平衡时间;污泥回流强化混凝技术使絮体的抗破碎能力有所提高,但破碎后絮体的再絮凝能力明显下降,推测污泥回流强化混凝技术作用机理主要以网捕卷扫为主。